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第一篇 合金钢概论 1

第一章 常用名词和物理、化学数据 1

第1节 常用名词 1

目录 1

第2节 常用物理、化学数据 16

§1 物理常数 16

§2 化学元素周期表 17

§3 元素的点阵结构 19

§4 元素的物理性能 22

§5 常见的碳化物和金属间化合物的点阵结构 26

第1节 概述 27

§1 钢中的合金元素 27

第二章 合金元素在钢中的作用 27

§2 合金元素对铁碳平衡相图的影响 28

§3 合金元素在钢中的分布和存在状态 32

§4 合金元素对钢的组织及热处理的影响 33

§5 合金元素对钢的性能的影响 37

第2节 硅在钢中的作用 42

§1 平衡相图 42

§2 硅对钢的组织及热处理的影响 44

§3 硅对钢的性能的影响 45

§4 硅在钢中的应用 48

第3节 锰在钢中的作用 50

§1 平衡相图 50

§2 锰对钢的组织及热处理的影响 52

§3 锰对钢的性能的影响 55

§4 锰在钢中的应用 57

第4节 铝在钢中的作用 59

§1 平衡相图 59

§2 铝对钢的组织及热处理的影响 61

§3 铝对钢的性能的影响 64

§4 铝在钢中的应用 67

第5节 钼在钢中的作用 69

§1 平衡相图 69

§2 钼对钢的组织和热处理的影响 70

§3 钼对钢的性能的影响 76

§4 钼在钢中的应用 78

§1 平衡相图 80

第6节 钨在钢中的作用 80

§2 钨对钢的组织及热处理的影响 81

§3 钨对钢的性能的影响 85

§4 钨在钢中的应用 86

第7节 钒在钢中的作用 89

§1 平衡相图 90

§2 钒对钢的组织及热处理的影响 92

§3 钒对钢的性能的影响 94

§4 钒在钢中的应用 96

第8节 钛在钢中的作用 99

§1 平衡相图 99

§2 钛对钢的组织及热处理的影响 100

§3 钛对钢的性能的影响 103

§4 钛在钢中的应用 107

第9节 铌和钽在钢中的作用 110

§1 平衡相图 110

§2 铌和钽对钢的组织及热处理的影响 112

§3 铌和钽对钢的性能的影响和在钢中的应用 115

第10节 锆在钢中的作用 118

§1 平衡相图 118

§2 锆对钢的组织及热处理的影响 119

§3 锆对钢的性能的影响 120

§4 锆在钢中的应用 123

第11节 铬在钢中的作用 124

§1 平衡相图 124

§2 铬对钢的组织及热处理的影响 128

§3 铬对钢的性能的影响 130

§4 铬在钢中的应用 133

笫12 节镍在钢中的作用 135

§1 平衡相图 135

§2 镍对钢的组织及热处理的影响 136

§3 镍对钢的性能的影响 138

§4 镍在钢中的应用 140

第13节 钴在钢中的作用 141

§1 平衡相图 141

§2 钴对钢的组织及热处理的影响 142

§3 钴对钢的性能的影响 144

§4 钴在钢中的应用 146

§1 平衡相图 148

笫14节 铜在钢中的作用 148

§2 铜对钢的组织及热处理的影响 149

§3 铜对钢的性能的影响 151

§4 铜在钢中的应用 154

笫15节 铅和铋在钢中的作用 155

§1 平衡相图 155

§2 铅对钢的性能的影响 155

§3 铅在钢中的应用 157

笫16节 硫及硒、碲在钢中的作用 158

§1 平衡相图 158

§2 硫及硒、碲对钢的组织及热处理的影响 159

§3 硫及硒、碲对钢的性能的影响 160

§4 硫及硒、碲在钢中的应用 162

笫17节 磷及砷、锑在钢中的作用 163

§1 平衡相图 163

§2 磷及砷、锑对钢的组织及热处理的影响 164

§3 磷及砷、锑对钢的性能的影响 166

§4 磷及砷、锑在钢中的应用 167

第18节 稀土元素在钢中的作用 168

§1 平衡相图 169

§2 稀土元素对钢的组织及热处理的影响 169

§3 稀土元素对钢的性能的影响 175

§4 稀土元素在钢中的应用 178

§5 常用的稀土合金及其加入方法 179

第19节 铍在钢中的作用 181

§1 平衡相图 181

§3 铍对钢的性能的影响和在钢中的应用 182

§2 铍对钢的组织及热处理的影响 182

第20节 硼在钢中的作用 184

§1 平衡相图 184

§2 硼对钢的组织及热处理的影响 184

§3 硼对钢的性能的影响 188

§4 硼在钢中的应用 189

笫21节 氮在钢中的作用 191

§1 平衡相图 191

§2 氮对钢的组织及热处理的影响 192

§3 氮对钢的性能的影响 193

§4 氮在钢中的应用 195

§1 平衡相图 197

第22节 氢在钢中的作用 197

§2 氢对钢的组织及性能的影响 198

§3 氢在钢中产生的几种严重缺陷 199

§4 消除或降低钢中氢含量的措施 201

第23节 氧在钢中的作用 202

§1 平衡相图 202

§2 氧对钢的组织及热处理的影响 203

§3 氧对钢的性能的影响和在钢中的作用 203

第三章 钢的热处理原理 205

第1节 概述 205

§1 铁碳系相图与热处理的关系 205

§2 相变与热处理的关系 208

第2节 钢在加热时的转变 211

§1 奥氏体化 211

§2 奥氏体晶粒的变化 218

§1 等温转变和连续冷却转变 221

第3节 钢在冷却时的转变 221

§2 珠光体转变及先共析相的析出 227

§3 马氏体转变 235

§4 贝氏体转变 243

第4节 钢在回火时的转变和时效析出 247

§1 回火时的转变 247

§2 沉淀硬化 254

§3 淬火时效和应变时效 261

§4 蠕变过程的时效与析出 266

第1节 退火和正火 269

§1 退火工艺 269

第四章 钢的热处理基本工艺及设备 269

§2 正火工艺 273

第2节 淬火 275

§1 淬火加热 275

§2 淬火冷却 279

§3 淬火方法 282

第3节 回火 289

§1 回火工艺 289

§2 回火脆性 291

第4节 炉内气氛的作用和控制 292

§1 炉内各种气氛的作用 292

§2 放热型控制气氛 294

§3 吸热型控制气氛 297

§1 关于加热、保温和冷却 303

第5节 热处理应注意的一些问题 303

§2 热处理应力和热处理变形 306

§3 关于工件的尺寸、形状和设计 308

第6节 热处理主要设备 309

§1 热处理燃料炉 309

§2 热处理电阻炉 315

§3 热处理复合作业炉 322

§4 热处理浴炉 326

§5 可控气体多用热处理炉 332

§6 冷却设备 335

第7节 热处理技术的新进展 338

§1 热处理新工艺 338

§2 热处理设备和方法的改进 340

§3 热处理技术发展的某些新趋向 343

第五章 钢的表面淬火和化学热处理 344

第1节 表面淬火 344

§1 感应加热表面淬火 344

§2 火焰加热表面淬火 356

第2节 渗碳、渗氮及碳氮共渗 360

§1 渗碳 360

§2 渗氮 369

§3 碳氮共渗 374

第3节 渗铝、渗铬及渗硅 379

§1 渗铝 379

§2 渗铬 383

§3 渗硅及铬硅铝共渗 387

第4节 渗硼、渗硫及其他 388

§1 渗硼 389

§2 渗硫和硫氮共渗 391

§3 蒸汽发蓝处理及与硫氮共渗的复合处理 393

§4 钛氮共渗 395

第六章 钢锭、钢材及常用钢类的热处理特点 397

第1节 钢锭的热处理特点 397

§1 钢锭的特征及热处理的目的 397

§2 钢锭的热处理工艺特点 398

第2节 热锻轧钢材的热处理特点 402

§1 热锻轧钢材热处理的目的和方法 403

§2 热锻轧钢材的热处理工艺特点 403

§1 冷拉钢材热处理的目的和方法 407

第3节 冷拉钢材的热处理特点 407

§2 冷拉钢材的热处理工艺特点 408

§3 关于低温退火和再结晶的一些问题 411

第4节 结构钢和弹簧钢的热处理特点 412

§1 调质钢的热处理特点 413

§2 渗碳钢的热处理特点 417

§3 弹簧钢的热处理特点 418

笫5节 工具钢和轴承钢的热处理特点 419

§1 工具钢钢材和锻坯的热处理特点 419

§2 刀具的热处理特点 420

§3 模具的热处理特点 422

§4 量具的热处理特点 424

§5 铬轴承钢的热处理特点 425

§1 奥氏体不锈钢的热处理特点 426

第6节 不锈钢的热处理特点 426

§2 铁素体不锈钢的热处理特点 427

§3 马氏体不锈钢的热处理特点 428

§4 沉淀硬化不锈钢的热处理特点 430

第二篇 钢的试验检验方法概述 437

第一章 钢的力学性能试验 437

第1节 硬度试验 437

§1 布氏硬度试验 437

§2 洛氏硬度试验 439

§3 维氏及显微硬度试验 442

§4 肖氏硬度试验 443

§5 高温硬度试验 444

第2节 拉力试验 445

§1 拉力－伸长及应力－应变曲线 445

§2 试验设备及条件 446

§3 试样制备 447

§4 试验操作要点及结果整理 451

§5 高温短时拉力试验 454

笫3节 冲击试验 455

§1 横梁式冲击试验 455

§2 冲击值－温度曲线 458

§3 影响冲击值的因素 459

§4 试验结果整理 460

§5 多次重复冲击试验 461

§1 弯曲疲劳试验原理 463

第4节 疲劳试验 463

§2 试验设备和试样制备 465

§3 试验操作要点及结果整理 468

§4 影响试验结果的因素 468

第5节 扭转试验 469

§1 原理简介 469

§2 试验设备和试样制备 471

§3 试验操作要点及结果整理 471

§4 线材扭转试验 472

第6节 弯曲试验 472

§1 挠曲公式和弯曲力矩及挠度关系曲线 472

§2 脆性材料的弯曲试验 473

§3 塑性材料的弯曲试验 475

§4 焊接接头的弯曲试验 477

第7节 高温蠕变及有关试验 478

§1 原理简介 478

§2 蠕变试验 480

§3 持久试验 482

§4 松弛试验 482

第二章 钢的物理性能试验 484

第1节 线胀系数及临界温度的测定 484

§1 原理简介 484

§2 测定用仪器和试验操作要点 484

§3 线胀系数和临界温度的确定 487

第2节 等温转变曲线的测定 487

§1 原理简介 488

§2 影响奥氏体等温转变曲线的因素 489

§3 常用的测定方法 492

§1 原理简介 498

§2 常用的测定方法 498

第3节 导热系数的测定 498

第4节 电阻系数的测定 500

§1 原理简介 500

§2 常用的测定方法 500

第5节 磁学性能的测定 502

§1 概述 502

§2 直流冲击测定法 504

§3 铁心损耗及交流磁感应测定法 509

§4 弱磁材料磁化率及磁导率测定法 512

§1 钢的腐蚀与抗蚀性 514

§2 抗蚀性试验的目的与方法 514

第1节 概述 514

第三章 钢的化学性能试验 514

§3 抗蚀性试验结果的评定及表示方法 515

第2节 大气腐蚀试验 516

§1 大气暴露腐蚀试验 516

§2 大气加速腐蚀试验 517

第3节 全浸、间浸腐蚀试验 518

§1 试验条件 519

§2 试验方法及影响因素 520

§3 试验结果的处理及评定 521

第4节 晶间腐蚀试验 522

§1 试验条件 522

§2 试验方法 524

§3 晶间腐蚀倾向的评定 527

第5节 应力腐蚀试验和腐蚀疲劳试验 530

§1 应力腐蚀试验 530

§2 腐蚀疲劳试验 531

第6节 高温抗氧化性试验 532

§1 试验条件 533

§2 试验方法 533

§3 试验结果的处理及评定 534

第四章 钢的工艺性能试验 536

第1节 淬透性试验 536

§1 概述 536

§2 碳素工具钢淬透性试验法 536

§3 末端淬透性试验法 537

第2节 焊接性试验 541

§1 概述 541

§2 常用的试验方法 541

第3节 切削加工性试验 545

§1 概述 545

§2 常用的试验方法 546

§3 影响切削加工性的因素 549

第4节 钢的磨损试验 551

§1 概述 551

§2 常用的试验方法 551

第五章 钢的宏观检验 554

第1节 酸蚀试验 554

§1 取样和检验面的制备 554

§2 热酸蚀试验及其常见的组织和缺陷 556

§3 电解腐蚀试验 561

§4 冷酸蚀试验 562

第2节 断口检验 563

§1 取样和断口的制备 563

§2 常见断口组织和缺陷 564

第3节 塔形车削发纹检验 566

§1 试样制备 566

§2 关于发纹的显示、识别和计量 566

第4节 硫印试验 566

§1 试验方法 566

§2 硫印试验的化学反应 567

§1 试样的切取 568

§2 试样的镶嵌 568

第六章 钢的显微检验 568

第1节 试样的选择和制备 568

§3 试样的磨制 569

§4 试样的抛光 570

第2节 显微组织的显示方法 575

§1 化学浸蚀法 575

§2 物理显示法 579

§3 复制膜法 579

第3节 使用金相显微镜应注意的一些问题 586

§1 物镜及目镜的类型、性能及识别 586

§2 光圈的使用 590

§4 平面玻璃和棱镜的使用 591

§3 滤光片的作用 591

§5 特殊金相研究方法的使用范围 594

第4节 晶粒度的测定 595

§1 本质晶粒度的显示方法 595

§2 晶粒度的测定和记录 601

第5节 脱碳层的测定 602

§1 测定方法 602

§2 测定脱碳层的一些问题 602

第七章 钢中非金属夹杂物检验 604

第1节 非金属夹杂物的评级和鉴定 604

§1 非金属夹杂物的评级 604

§2 非金属夹杂物的鉴定 605

§1 夹杂物的电解分离及总含量的测定 619

第2节 夹杂物的电解分离、总含量的测定及成分的分析 619

§2 电解分离出夹杂物的化学分析 621

第八章 X射线显微分析和电子显微镜技术 622

第1节 X射线显微分析 622

§1 射线的基本性质 622

§2 晶体学基础知识 623

§3 X射线衍射方法 627

§4 X射线衍射的应用 631

§5 X射线化学及金相分析 634

第2节 电子显微镜技术 636

§1 电子显微镜的特点与工作原理 636

§2 电子显微镜的调整和维护 638

§3 电子显微镜所用试样的制备 640

§1 原理简介 644

第1节 磁粉检验 644

第九章 钢的无损检验 644

§2 磁化方法及磁化电流 645

§3 检验方法、磁粉和悬浮液 646

第2节 渗透检验 647

§1 荧光法 647

§2 着色法 648

第3节 射线探伤 649

§1 原理简介 649

§2 射线探伤设备及防护 652

第4节 超声波探伤 652

§1 阴影法及共振法 653

§2 脉冲反射法 653

§3 其他超声波探伤方法 655

第5节 涡流探伤 657

§1 基本原理和设备 659

§2 检验方法和应用 659

第十章 钢的化学成分分析 660

第1节 化学分析及仪器分析简介 660

§1 化学分析方法 660

§2 气体分析方法 664

§3 光谱化学分析方法 666

§4 其他仪器分析方法 669

第2节 火花鉴别和点滴试验 671

§1 钢的火花鉴别法 671

§2 钢中锰、铝、铬、镍等元素的点滴试验 676

§2 度量衡和物理单位换算系数 679

附录1 常用单位及换算表 679

§1 公制计量单位 679

§3 腐蚀速度单位换算系数 680

§4 长度、面积换算（英制→公制） 681

§5 重量换算（英制→公制） 684

§6 硬度的换算和对照 686

§7 应力和功换算（英制→公制） 692

§8 热工单位换算（英制→公制） 693

§9 温度换算 694

附录2 常用热电偶的主要技术条件、检定、分度及使用要点 696

§1 常用热电偶主要技术条件 696

§2 热电偶的检定 696

§3 热电偶自由端温度的处理 696

§4 常用热电偶分度表 697

附录3 加热温度颜色及回火温度颜色 706

附录4 试验数据的处理 707

§1 基本概念 707

§2 试验数据的表示方法 710

附录5 腐蚀试验参考数据 714

§1 金属的标准电极电位 714

§2 基准电极对标准氢电极的电位 714

§3 人工海水的配制方法 715

附录6 钢中非金属夹杂物评级图SAE评级图 716

附录7 其他 720

§1 希腊字母表 720

§2 钢材重量计算表 721